GPM30A高速滚动接触疲劳摩擦磨损试验机.docx
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GPM30A高速滚动接触疲劳摩擦磨损试验机
GPM-30A技术方案
设备名称:
微机控制滚动接触疲劳试验机(外观参考图)
1.主要用途
GPM-30A微机控制滚动接触疲劳试验机主要用于模拟滚动接触零件(如轴承、轮轨、轧辊等)工况的失效试验,将一恒定的载荷施加于滚动或滚动加滑动接触的试样,使其接触表面受到循环接触应力的作用。
通过控制和改变负荷、速度、滑差率、时间、摩擦配偶材料、表面粗糙度、硬度等参数的情况下进行测试,以评定试样材料的疲劳破坏机理,评价材料在滚动接触状态下的疲劳寿命,并可完成齿轮接触疲劳、轴承接触疲劳、轮轨磨耗试验等。
现该设备已在多家高校、科研机构、生产企业投入使用,高校主要用于科学研究及教学实验。
该机为卧式框架结构,由变频电机控制加载和旋转,各试验参数实现单元化设置,操作方便,试验读数准确可靠,通过工业控制计算机可进行各参数设置、控制,可实时显示摩擦力矩-时间、试验力-摩擦系数等曲线,并记录、存储、打印试验曲线。
2.适用标准
GB/T10622-1989《金属材料滚动接触疲劳试验方法》
YB/T5345-2006《金属材料滚动接触疲劳试验方法》
JB/T10510-2005《滚动轴承材料接触疲劳试验方法》
3.结构简述
试验机主要由主动轴运动系统、陪试轴运动系统、试验力加载系统、测量系统、润滑系统及冷却系统、摩擦副装夹部分、电气控制箱、工业控制计算机测控系统等部分组成。
试验机下部是机座,机座左上部装有下主轴及其驱动系统,机座中部装有油缸、活塞。
机座右后上部装有上主轴及其驱动系统,强电控制系统安装在机座内。
主液压油源及润滑油源位于主机的后部,通过液压油路及控制电缆等与试验主机相连接。
电气控制箱完成信号的采集、变换、传输任务,通过串口电缆与工业控制计算机测控系统连接。
图1主机结构图
1—齿轮箱(改变滑差率)2—陪试运动系统3—液压作动器
4—循环油箱5—主动轴运动系统6—液压泵站
7—固定齿轮箱8—工作台9—机架10—壳体11—调整垫铁
3.1主动轴驱动系统及工作原理
图2主动轴运动部分结构参考图
主动轴运动部分卧式安装于主机工作台之上。
该机的标准配置摩擦副形式为环和环,下试环(3)装于主动轴(4)前端,并由固定螺母
(1)和挡圈
(2)紧固,可随主动轴以一定的转速旋转。
主动轴通过弹性联轴器(6)(8)与转速转矩传感器(7)串联,再通过弹性联轴器(10)与齿轮箱连接,由变频电机(11)驱动。
电机由驱动器控制,试验过程中恒转矩输出,转速自100r/min至1500r/min,具有无级可调的特点。
3.2摩擦力矩测量装置
当试环旋转,并且试环之间有一定的压力时,二者之间便会有摩擦力矩产生,此摩擦力矩通过主轴(4)、联轴器(6)作用在转速转矩传感器(7)上,再有控制系统采集处理,最后在操作软件界面上“摩擦力矩”对话框中显示,当摩擦力矩超设定值,试验机会启动自动停车功能。
3.3陪试轴驱动系统及工作原理
图3陪试轴运动部分结构参考图
变频电机
(1)驱动齿轮轴(4)带动齿轮(3)通过过渡齿轮
(2)和齿轮(16)传递带动传动轴(15)旋转,同时通过一对齿轮(12)(10)啮合带动陪试主轴(8)同步旋转,试环(7)通过固定螺母(5)和挡圈(6)紧固于陪试主轴(8)端部。
传动轴组件通过左、右轴承座体(9)(14)固定于工作台上,陪试主轴(8)安装于杠杆保持架(13)一端,杠杆保持架(13)可以传动轴(15)为支点做杠杆运动以传递试验力。
(11)为止动销,插入止动销,在试验过程中可以防止陪试主轴的转动。
3.4试验力微控液压加载系统
图4试验力加载系统
液压加载系统主要有液压泵站(7)和作动器部分(4)组成。
油缸活塞上升,通过钢球(3)加载于承压块
(2)上,杠杆保持架(6)以传动轴为支点带动一端的陪试轴向下传递试验力于主动轴端,分别与陪试轴端和主动轴端紧固的上、下试环间则产生试验力。
试环与试块之间的压力,由负荷传感器测量,并在控制面板“试验力”窗口上显示出来,该试验力可通过计算机控制系统进行预置、反馈,实现自动控制。
承压块
(2)由紧定螺钉
(1)紧固。
手柄(8)方便试验过程中的操作。
限位柱(5)为杠杆保持架(6)下行限位之用,可避免碰撞。
本试验机是通过液压油缸的活塞来对试环施加压力负荷,为了适应长时间负荷试验的要求,本机采用了负荷保持阀的结构。
试验力的施加是通过微机对液压系统进行控制实现自动加载的。
微机控制步进电机,步进电机带动一对减速比为16:
1的行星齿轮运动副,通过丝杆的转动拉动微控负荷保持阀的阀芯,使试验机的系统压强增大,根据
,从而实现加载活塞对钢球试验力的施加。
其液压原理如图4所示,
1.油泵电机组2.系统节流阀3.压力表4.系统溢流阀
5.加载电磁阀6.卸荷电磁阀7.微控负荷保持阀8.柱塞油缸9.过滤器10.油箱
图5液压加载原理图
当压力油进入负荷保持阀体,经过平衡后,平衡孔使负荷保持,活塞稳定在一定的位置上,即达到负荷保持的目的;当步进电机旋转时,压力油间失去平衡,负荷将上升或下降,如果此时系统压力高于预置压力,则传感器将预置压力输入微机控制系统与预置压力比较,然后由微机控制电机反转,直至系统压力与预置压力平衡为止。
3.5油盒及循环油箱
图6油盒部分
如图,需要时可安装油盒(4)于摩擦副处,加入润滑油,使油液浸过下试环(3)下边缘,上、下试环
(1)(3)旋转时带入润滑油。
温度传感器(品牌:
进口瑞士罗卓尼克)
(2)可测量回路油液温度。
回路油温测量范围:
0-300℃,测量误差:
±1℃。
为满足长时间工作试验的需求,所配两套油源均采用低热量的油路设计,增加风冷式回油冷却器;当油路通电时冷却风扇将自动开启,为其降温。
3.6控制系统
该机控制系统由工业控制计算机(品牌:
研祥)、专业控制软件、电气控制柜等部分构成。
工业控制计算机(品牌:
研祥)安装有Windows中文系统及济南益华摩擦学测试技术有限公司自主研发的控制软件,按钮化简单操作,界面简洁明亮,操作方便,有在线提示功能,一键式输入可轻松完成试验参数设置;控制软件集预设、采集、控制、数据分析与处理、数据存储、生成报表、打印等功能于一体。
图7试验机面板操作图
图8测试系统操作界面
操作测控软件可运行于Windows9x/2000/XP/Win7下,可实时采集、显示试验力、试验时间、摩擦力矩、振动幅度、温度、转速与转数、摩擦系数、滑差率等试验参数,可实时绘制试验曲线,如:
摩擦力矩-时间、试验力-摩擦系数等曲线,并记录、存储(文本Txt、图片Bmp等格式,如以文本格式存储实验数据,可用其他任何通用商用报表、字处理软件对试验数据进行再处理)、生成试验报表、打印试验曲线,
3.6.1全中文操作界面:
按钮化的全中文操作界面,设计简洁明亮,适合任何级别的操作人员,操作简单,并设有快捷操作方式,有效提高工作效率,误操作少,使试验更可靠性、精确度更高。
图9试验力设定面板
如图所示,试验各参数设置采用一键式输入方法,适用于任何级别试验操作人员,简化试验步骤,无复杂操作流程;并设有快捷操作方式,可有效提高实验效率,无误操作,更智能。
3.6.2自处理、监控功能:
1.)具有自监控功能,试验开启后,在无人情况下可完成试验或达到材料疲劳时可自行安全停机;2.)提供强大的自动测试及数据处理功能。
只要按下试验按钮,系统依照预先设置的试验参数自动进行试验、测试并自动处理试验数据;在试验结束后,自动打印试验报告,无需再按下打印控件按钮操作,实现了从自动测试到自动输出试验结果的全自动操作。
3.6.3保护功能:
转数、摩擦系数、摩擦力矩、试验时间、振动信号参数超设定值自动停车,保证试验在安全的条件下有效运行。
3.6.4帮助功能:
状态栏提供所有操作项目的详细提示及说明,包括菜单、工具栏和对话框等,如需访问提示,可单击“查看”按钮,屏幕上会弹出有关主题详细说明书的下拉框,以指导操作、提请注意。
图11报表生成界面
图12试验曲线显示界面
实验结束后,试验人员可根据需求,生成试验报表,存储试验数据,打印等,也可将存储后的实验数据在其他商业软件中进行再处理。
4.主要技术参数指标:
1试验力:
1.0~30kN,无级可调,
②试验力加载精度:
指示值±1%
2试验力长时保持示值误差:
≤±1%F.S
3试验扭矩:
1~45N.m
4扭矩示值相对误差:
≤±1%
5试验转速:
300~5800r/min,无级可调转速误差≤±10r/min
⑦试验时间控制范围:
1~9999h
⑧试验转数显示与控制范围:
999999999
⑨试件尺寸:
满足标准GB10622-89、YB/T5345-2006标准,Ф60×20
⑩试验空间:
满足摩擦副的装夹
⑪试样、陪试件轴线在铅垂平面内平行度及水平平面内平行度:
≤0.02mm
⑫主轴在安装试样和陪试件位置处径向跳动量及端面跳动量:
≤0.01mm;
⑬停机控制方式:
手动/自动(时间、试验力、转数、转速、摩擦力矩、振动幅度等)⑭外型尺寸:
1800×1000×1400mm(主机)
600×500×1600mm(电气控制柜)
500×500×500mm(油箱参考尺寸,两套)
⑮试验机各项参数符合GB10622-89、YB/T5345-2006、JB/T10510-2005的有关规定。
5.试验机的环境与工作条件:
①在室温100C~350C范围内,室内条件;
②相对湿度不大于80%;
③在稳固的基础上正确安装;
④在周围无振动、无腐蚀性介质和无强电磁场干扰的清洁的环境中;
⑤使用电源:
三相四线380V;电源电压的波动范围不应超过额定电压的
10%。
6.关键部件品牌一览表
项目
名称
品牌说明
1
电机
皖南电机
2
变频器
合资品牌英威腾
3
计算机
研祥工业控制计算机
4
工业控制板卡
台湾泓格
5
温度传感器
瑞士罗卓尼克
6
轴承
P5级轴承
7
扭矩传感器
北京三晶
8
打印机
惠普
9
弹性膜片联轴器
日本米思米
10
油泵
日本油研
11
交流接触器、空气开关
德国施耐德
12
开关电源
洪海
13
数据采集模块
台湾泓格
14
试验力传感器
福建莆田
设备配置单
类别
序号
名称
规格/数量
备注
产
品
1
主机
1台
配有:
1.变频电机1台;
2.试验力传感器1支;
3.动态扭矩传感器1支;
4.主机液压系统1套;
5.主机润滑及冷却系统1套;
6.加速度传感器、配套电荷放大器各一
2
电气控制柜
1台
3
工业控制计算机
1套
装有数据采集控制系统、软件,计算机硬件:
PCA-6007LV/奔腾双核CPU/内存2G/硬盘500G/DVD光驱/10M-100M网卡/声卡/鼠标、键盘。
4
A4页幅彩色激光打印机
1台
品牌:
惠普
备
品
备
件
1
油盒
1套
2
挡油罩
1件
有机玻璃
3
压头
1件
4
测温传感器
1支
5
球座
1件
6
钢球
1件
Ф24
7
配重坨
1件
8
电源插头及连线
1套
9
摩擦副
1套
线接触试样、点接触试样个一套,小型组套工具,试样螺母工具各一套
10
防震垫铁
6件
专用
工具
1
内六方扳手
1套
2
手杆
1件
3
支架
1件
4
夹头扳手
1件
5
止动销
1件
6
起吊螺钉
4件
技术
文件
1
装箱清单
1份
含采购件型号、厂家、联系方式、主要轴承型号、密封圈型号等
2
出厂合格证
1份
3
设备使用说明书
1份
含日常维护手册、常见故障诊断手册、试样图纸、总体布局图、关键件及易损件图纸
4
软件备份光盘
1份
内含软件使用说明书
5
扭矩传感器说明书及合格证
1份
6
试验力传感器说明书及合格证
1份
7
电机使用说明书及合格证
1份
8
出厂检验报告
1份
分项报价:
(总价37万元)
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- GPM30A 高速 滚动 接触 疲劳 摩擦 磨损 试验